2. PoE技术基础与供电标准
PoE(Power over Ethernet,以太网供电)的本质,是让同一根双绞线在传输数据的同时承载直流电能。对验证工作而言,理解标准差异比记住“af/at/bt”三个缩写更重要:它们决定了受电设备(PD)能拿到多少功率、供电设备(PSE)如何协商、以及现场测试仪应该按哪种模式去判定“合格”。
一、三个标准的核心差异
IEEE 802.3af(2003年)是PoE的起点,规定PSE端口输出功率不低于15.4 W,经100米线缆衰减后,PD端至少可获得12.95 W。802.3at(2009年,常称PoE+)把PSE端口输出提升到30 W,PD端保证25.5 W,并引入了更严格的分类协商机制。802.3bt(2018年,PoE++)进一步分为Type 3和Type 4:Type 3的PSE端口输出60 W、PD端51 W;Type 4的PSE端口输出90 W、PD端71.3 W。bt还支持4对线同时供电,这是它能把功率做大的关键。
| 标准 | 常用名称 | PSE端口输出 | PD端可用功率 | 供电线对 |
|---|---|---|---|---|
| 802.3af | PoE | 15.4 W | 12.95 W | 2对(Alternative A或B) |
| 802.3at | PoE+ | 30 W | 25.5 W | 2对 |
| 802.3bt Type 3 | PoE++ | 60 W | 51 W | 2对或4对 |
| 802.3bt Type 4 | PoE++ | 90 W | 71.3 W | 4对 |
注意表中“PSE端口输出”与“PD端可用功率”的差额,正是线缆和连接器上的损耗预算。af/at按100米、每对约12.5 Ω估算,bt Type 4因电流更大,对线缆直流电阻和连接器接触电阻更敏感。这意味着同一根线缆在af下可能毫无问题,在bt Type 4下却可能因压降过大导致PD反复重启。
二、供电类型与线对方式
PoE有两种供电“替代方案”。Alternative A利用数据线对(1-2、3-6)传输电能,电能与数据共用同一对线,靠中心抽头变压器隔离;Alternative B则使用空闲线对(4-5、7-8)。af和at阶段,PSE通常只选其中一种;bt的4对供电则同时使用全部四对,每对承担一部分电流,从而降低单对电流和压降。
对验证工作的直接影响是:如果测试仪只按2对模式测量,遇到bt 4对供电的链路就会误判。现场必须确认PSE实际启用了哪些线对,以及PD是否支持4对受电。此外,Alternative A/B的极性在不同厂商实现中可能不同,测试仪应能自动识别极性,而不是要求人工判断。
三、功率等级与分类协商
af/at/bt都定义了“分级”(Classification)机制。PSE先施加一个低电压探测PD的25 kΩ签名电阻,确认对方是合规PD后才上电;随后通过分级电流或LLDP(链路层发现协议)确定PD所需功率等级。af有Class 0~3,at增加Class 4,bt则扩展到Class 0~8。Class越高,PSE预留的功率越大。
验证时不能只看“端口有没有电”。如果PSE把PD误判为低Class,PD可能因供电不足而无法启动或反复重启;如果PD实际需求超过PSE端口预算,PSE会拒绝上电或切断端口。因此,测试仪应能读取或推断分级结果,并与PD铭牌功率对比。例如一台标称25 W的PD接在af端口上,即使线缆正常,也会因超出12.95 W预算而无法稳定工作。
四、对验证工作的具体影响
第一,测试模式必须匹配标准。用af模式测bt链路,只能验证2对供电,无法发现4对供电中的单对异常。第二,功率预算要按PD端可用功率判断,而不是PSE端口输出。第三,线缆直流电阻和长度在bt高功率下成为关键变量,100米链路在Type 4下压降可能达到数伏,测试仪应能显示实际端电压和电流。第四,协商过程是动态的,LLDP可能在上电后重新调整功率,验证时应观察稳定后的状态,而不是刚上电的瞬间值。
把标准、线对和功率预算三者放在一起看,验证工作就有了明确的判据:先确认PSE支持的标准和线对模式,再确认PD的分级与功率需求,最后用测试仪测量实际端电压、电流和线对直流电阻,判断链路是否能在该标准下稳定供电。任何一环不匹配,都会表现为PD不启动、重启或功率不足,而不是简单的“网线不通”。